Avec le James Webb Space Telescope lancé en 2021 et le Hubble Space Telescope toujours en opération après plus de trente ans, on pourrait se dire que la NASA a suffisamment de télescopes spatiaux. Ceux-ci ont pourtant des fonctions différentes, se révélant utiles dans des scenarii différents. Le Webb est parfait pour observer les galaxies lointaines, Hubble pour prendre d’incroyables clichés de nébuleuses ou galaxies. Aujourd’hui, la NASA en veut un pour découvrir des exoplanètes. Et il s’agira du Nancy Grace Roman Space Telescope, lancement prévu en 2027, initialement baptisé Wide Field Infrared Survey Telescope ou WFIRST, avant de changer de nom en 2020.
Ce télescope étudiera l’évolution de l’univers pour découvrir des exoplanètes. Ces dernières représentent un intérêt très particulier pour les spécialistes et le Roman observera l’Espace précisément pour cela. L’un des outils qui le rendent très spécial est un coronographe, lequel permettra de voir les exoplanètes directement.
Pourquoi le satellite Roman est si précieux pour l’observation des exoplanètes
Les exoplanètes sont difficiles à trouver parce que très lointaines et bien plus petites et sombres que les étoiles. Contrairement à ces dernières, elles n’émettent pas de lumière et ne sont donc visibles que grâce à la lumière que les étoiles reflètent sur elles. Voir cette lumière réfléchie est très délicat, d’autant que souvent, les exoplanètes sont très proches de ces mêmes étoiles.
Ceci explique pourquoi la majorité des exoplanètes déjà découvertes l’ont été de manière indirecte, via une observation de leur étoile. Avec la méthode du transit, par exemple, un télescope observe une étoile et lorsqu’une planète passe devant, sa luminosité diminue légèrement. Le télescope détecte cette baisse et si cela survient régulièrement, alors les scientifiques peuvent en déduire qu’une planète est en orbite. Roman sera différent. S’il utilisera aussi ces méthodes, il sera en mesure d’observer directement les exoplanètes, grâce à cet instrument particulier qu’est le coronographe, capable de bloquer la lumière émise par les étoiles.
Comment fonctionne le coronographe de Roman
Le coronographe est un système de prismes, filtres et détecteurs qui fonctionnent ensemble pour bloquer la lumière d’une source lumineuse pour permettre d’observer des sources plus faibles. Dans ce système, un miroir spécial qui peut être plié ou déformé pour offrir des mesures extrêmement précises. Lorsque pointé vers un système solaire susceptible d’abriter des exoplanètes, l’instrument met en place un filtre sur l’étoile pour bloquer sa lumière. Il peut alors détecter la lumière réfléchie des exoplanètes dans ce système, et ce même si ces exoplanètes sont en orbite près de l’étoile.
Les miroirs rendent l’instrument bien plus sensible que ceux utilisés dans les télescopes spatiaux actuels et le fait que Roman soit dans l’Espace signifie qu’il n’aura pas à voir à travers la vapeur d’eau dans l’atmosphère terrestre. Il devrait être en mesure de détecter un grand nombre d’exoplanètes, jusqu’à 100 000, selon une étude.
Le coronographe a subi une énorme batterie de tests sur la terre ferme pour s’assurer qu’il est compatible avec les autres équipements à bord. “C’est une étape tellement importante et éprouvante nerveusement dans la conception d’un instrument spatial, tester que tout fonctionne ou non comme prévu”, déclarait Feng Zhao, du Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA. “Mais nous avons une équipe incroyable qui a conçu cette chose et elle a passé les tests sur les composants électriques avec brio.”
Comment le coronographe a été testé
Ces tests sont cruciaux à cause des interférences électromagnétiques. Lorsque des courants électriques passent à travers les systèmes du télescope, ceux-ci émettent de petits signaux, lesquels pourraient être captés comme de la lumière par les caméras du télescope. Ces minuscules interférences pourraient compromettre les signaux provenant des planètes que Roman tente de détecter. Les signaux du coronographe pourraient aussi causer des interférences avec d’autres instruments à bord.
Pour vérifier tout cela, l’instrument a été placé dans une chambre d’isolation spéciale et allumé pour étudier les signaux radio ou électriques générés. L’équipe a aussi vérifié s’il y avait un quelconque bruit visible sur les images.
“Les champs électriques que nous générons avec les antennes sont à peu près de la même puissance que celles générées par un écran d’ordinateur”, expliquait Clement Gaidon, ingénieur en système électrique sur le coronographe au JPL. “C’est un niveau bénin, finalement, mais nous avons des appareils extrêmement sensibles à bord. Au final, l’instrument a fait un travail fantastique face à toutes ces ondes électromagnétiques.”
Le coronographe est une technologie test, elle doit permettre de valider que cette approche de l’identification des exoplanètes est viable. Si tel est le cas, cela ouvrira la voie à de futurs télescopes comme le futur Habitable Worlds Observatory qui pourront utiliser une technologie similaire pour détecter encore davantage d’exoplanètes. Pour l’heure, le coronographe doit être intégré dans le télescope et il y a encore de nombreux tests à réaliser. La NASA prévoit un lancement de Roman en 2027.
